專利名稱：一種同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于同步發(fā)電機(jī)參數(shù)辨識技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用改進(jìn)進(jìn)化算法對同步發(fā) 電機(jī)參數(shù)進(jìn)行辨識的方法，特別是一種對隱極轉(zhuǎn)子與凸極轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī)參數(shù)辨識均適用 的方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)參數(shù)的正確性是電力系統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、網(wǎng)損分析、故障分析、保 護(hù)裝置定值計(jì)算、市場分析等應(yīng)用分析功能的基礎(chǔ)。目前，在發(fā)電機(jī)參數(shù)的實(shí)際使用中，由 于缺少實(shí)測參數(shù)而直接采用設(shè)計(jì)參數(shù)，以及線路改建、運(yùn)行環(huán)境變化等原因，容易導(dǎo)致運(yùn)行 人員對電網(wǎng)參數(shù)掌握不準(zhǔn)確，從而降低電網(wǎng)模型的可靠性，導(dǎo)致基于電網(wǎng)模型的各項(xiàng)應(yīng)用 分析和輔助決策功能的可信性大大降低，嚴(yán)重影響了特大電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時，在市 場環(huán)境下，阻塞管理、實(shí)時電價制訂等也都依賴于準(zhǔn)確的電網(wǎng)模型和各種參數(shù)，因此，電力 系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)參數(shù)的正確性可能會影響到市場成員的經(jīng)營決策，造成嚴(yán)重的社會影響。而 現(xiàn)有技術(shù)中辨識發(fā)電機(jī)參數(shù)的方法普遍存在著工藝過程復(fù)雜，辨識正確性差，辨識效率低， 運(yùn)算過程時效長等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的辨 識方法，為電網(wǎng)分析和電力市場運(yùn)營提供準(zhǔn)確的同步發(fā)電機(jī)參數(shù)，提高運(yùn)行可靠性與運(yùn)營 經(jīng)濟(jì)性，利用WAMS系統(tǒng)中的PMU實(shí)測數(shù)據(jù)，并基于統(tǒng)計(jì)分析理論，在線給出電力系統(tǒng)參數(shù)辨 識結(jié)果，及時反映基(改)建變化、運(yùn)行環(huán)境變化、變壓器變比調(diào)整、發(fā)電機(jī)飽和效應(yīng)等對參 數(shù)的影響。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明利用WAMS系統(tǒng)中的PMU實(shí)測數(shù)據(jù)，遵從生存競爭和優(yōu) 勝劣汰的運(yùn)行原則，從一組隨機(jī)生成的初始發(fā)電機(jī)參數(shù)群體出發(fā)，經(jīng)過初始群體產(chǎn)生、適應(yīng) 度計(jì)算、重組、突變和選擇與終止操作搜索到最優(yōu)解；以仿生物學(xué)的改進(jìn)進(jìn)化策略算法為尋 優(yōu)理論基礎(chǔ)，將同步發(fā)電機(jī)直軸、交軸解耦和穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分開處理，通過設(shè)計(jì)參數(shù)建立初始 可行參數(shù)群體，選用高精度改進(jìn)歐拉法計(jì)算同步發(fā)電機(jī)模型高階微分方程，進(jìn)而求出發(fā)電 機(jī)設(shè)定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實(shí)現(xiàn)優(yōu)化過程，辨識出同步發(fā)電 機(jī)參數(shù)，具體包括以下步驟a.先根據(jù)要辨識的同步電機(jī)的特性，選擇適當(dāng)?shù)耐桨l(fā)電機(jī)模型和辨識參數(shù)所用 的輸入輸出變量；b.再將同步電機(jī)參數(shù)辨識解耦為直軸參數(shù)辨識和交軸參數(shù)辨識；并把直軸參數(shù) 辨識和交軸參數(shù)辨識過程分別分解為穩(wěn)態(tài)參數(shù)和暫態(tài)參數(shù)辨識過程；c.根據(jù)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)空間分布形式具有相似性，以此確定同步 電機(jī)的初始可行參數(shù)群體；d.選用高精度改進(jìn)歐拉法計(jì)算同步發(fā)電機(jī)的輸出變量，然后再應(yīng)用最小二乘法計(jì)算衡量個體優(yōu)劣的適應(yīng)度；e.根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)在空間所處位置，確定進(jìn)化策略算法中重組、突變中各個系數(shù)的 取值范圍；f.根據(jù)適應(yīng)度的大小，選擇適應(yīng)度小的特定群體組成下一代新群體；g.判斷適應(yīng)度的最小偏差是否滿足給定值，若該條件不滿足，重復(fù)上述d-e的計(jì) 算過程，直到滿足給定精度，最終得到同步電機(jī)的各個參數(shù)。本發(fā)明涉及的同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為隱極結(jié)構(gòu)形式時，其直軸和交軸參數(shù)相同；同 步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為凸極結(jié)構(gòu)形式時，其直軸和交軸參數(shù)不同。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其對同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的辨識工藝過程簡單，運(yùn)算原理可 靠，參數(shù)辨識正確性高，辨識效率好，參數(shù)準(zhǔn)確對市場應(yīng)用可靠。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例本實(shí)施例涉及的同步發(fā)電機(jī)參數(shù)辨識的改進(jìn)進(jìn)化算法是利用WAMS系統(tǒng)中的PMU 實(shí)測數(shù)據(jù)，遵從生存競爭和優(yōu)勝劣汰的運(yùn)行原則，從一組隨機(jī)生成的初始發(fā)電機(jī)參數(shù)群體 出發(fā)，借助復(fù)制、交換(重組)、突變等遺傳操作，最后搜索到最優(yōu)解；以仿生物學(xué)的改進(jìn)進(jìn) 化策略算法為尋優(yōu)的理論基礎(chǔ)，將同步發(fā)電機(jī)直軸、交軸解耦和穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分開處理作為關(guān) 鍵，通過設(shè)計(jì)參數(shù)建立初始可行參數(shù)群體，選用高精度改進(jìn)歐拉法計(jì)算同步發(fā)電機(jī)模型高 階微分方程，進(jìn)而求出發(fā)電機(jī)設(shè)定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實(shí)現(xiàn) 優(yōu)化過程，辨識出同步發(fā)電機(jī)參數(shù)，具體步驟如下(1)先根據(jù)要辨識的同步電機(jī)的特性，選擇適當(dāng)?shù)耐桨l(fā)電機(jī)模型和辨識參數(shù)所 用的輸入輸出變量；(2)再將同步電機(jī)參數(shù)辨識解耦為直軸參數(shù)辨識和交軸參數(shù)辨識；并把直軸參數(shù) 辨識和交軸參數(shù)辨識過程分別分解為穩(wěn)態(tài)參數(shù)和暫態(tài)參數(shù)辨識過程；(3)依據(jù)同步電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)空間分布形式具有相似性，以此確定同 步電機(jī)的初始可行參數(shù)群體；(4)選用高精度改進(jìn)歐拉法計(jì)算同步發(fā)電機(jī)的輸出變量，然后再應(yīng)用最小二乘法 計(jì)算衡量個體優(yōu)劣的適應(yīng)度；(5)根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)在空間所處位置，確定進(jìn)化策略算法中重組、突變中各個系數(shù)的 取值范圍；(6)根據(jù)適應(yīng)度的大小，選擇適應(yīng)度小的特定群體組成下一代新群體；(7)判斷適應(yīng)度的最小偏差是否滿足給定值，若該條件不滿足，重復(fù)上述(4)-(6) 的計(jì)算過程，直到滿足給定精度，最終得到同步電機(jī)的各個參數(shù)。本實(shí)施例對改進(jìn)進(jìn)化策略算法進(jìn)行驗(yàn)證，通過WAMS系統(tǒng)中的PMU實(shí)測數(shù)據(jù)，對華 北電網(wǎng)托克托電廠1 4號機(jī)組的參數(shù)進(jìn)行辨識，將該辨識結(jié)果與設(shè)計(jì)值分別用于電網(wǎng)運(yùn) 行分析，結(jié)果表明該辨識值的有效性和準(zhǔn)確性較高。本實(shí)施例的一個實(shí)際應(yīng)用例選取托克托電廠1號機(jī)組，其額定容量、為670kVA ； 額定功率因數(shù)為0. 9 ；額定電壓Ub為22kV ；短路比為0. 54，電廠機(jī)組為隱極機(jī)，故選用發(fā)電機(jī)六階模型為待辨識的模型，并將d軸與q軸解耦，d軸電氣模型為
權(quán)利要求
1.一種同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的辨識方法，其特征在于利用WAMS系統(tǒng)中的PMU實(shí)測數(shù)據(jù)， 遵從生存競爭和優(yōu)勝劣汰的運(yùn)行原則，從一組隨機(jī)生成的初始發(fā)電機(jī)參數(shù)群體出發(fā)，經(jīng)過 初始群體產(chǎn)生、適應(yīng)度計(jì)算、重組、突變和選擇與終止操作搜索到最優(yōu)解；以仿生物學(xué)的改 進(jìn)進(jìn)化策略算法為尋優(yōu)理論基礎(chǔ)，將同步發(fā)電機(jī)直軸、交軸解耦和穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分開處理，通 過設(shè)計(jì)參數(shù)建立初始可行參數(shù)群體，選用高精度改進(jìn)歐拉法計(jì)算同步發(fā)電機(jī)模型高階微分 方程，進(jìn)而求出發(fā)電機(jī)設(shè)定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實(shí)現(xiàn)優(yōu)化過 程，辨識出同步發(fā)電機(jī)參數(shù)，具體包括以下步驟a.先根據(jù)要辨識的同步發(fā)電機(jī)的特性，選擇適當(dāng)?shù)耐桨l(fā)電機(jī)模型和辨識參數(shù)所用的 輸入輸出變量；b.再將同步發(fā)電機(jī)參數(shù)辨識解耦為直軸參數(shù)辨識和交軸參數(shù)辨識；并把直軸參數(shù)辨 識和交軸參數(shù)辨識過程分別分解為穩(wěn)態(tài)參數(shù)和暫態(tài)參數(shù)辨識過程；c.根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)空間分布形式具有相似性，以此確定同步發(fā) 電機(jī)的初始可行參數(shù)群體；d.選用高精度改進(jìn)歐拉法計(jì)算同步發(fā)電機(jī)的輸出變量，然后再應(yīng)用最小二乘法計(jì)算衡 量個體優(yōu)劣的適應(yīng)度；e.根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)在空間所處位置，確定進(jìn)化策略算法中重組、突變中各個系數(shù)的取值 范圍；f.根據(jù)適應(yīng)度的大小，選擇適應(yīng)度小的特定群體組成下一代新群體；g.判斷適應(yīng)度的最小偏差是否滿足給定值，若該條件不滿足，重復(fù)上述d-e的計(jì)算過 程，直到滿足給定精度，最終得到同步發(fā)電機(jī)的各個參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的辨識方法，其特征在于涉及的同步發(fā)電機(jī) 的轉(zhuǎn)子為隱極結(jié)構(gòu)形式時，其直軸和交軸參數(shù)相同；同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子為凸極結(jié)構(gòu)形式時， 其直軸和交軸參數(shù)不同。
全文摘要
本發(fā)明屬于同步發(fā)電機(jī)參數(shù)辨識技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用改進(jìn)進(jìn)化算法對同步發(fā)電機(jī)參數(shù)進(jìn)行辨識的方法，利用WAMS系統(tǒng)中的PMU實(shí)測數(shù)據(jù)，遵從生存競爭和優(yōu)勝劣汰的運(yùn)行原則，從一組隨機(jī)生成的初始發(fā)電機(jī)參數(shù)群體出發(fā)，經(jīng)過初始群體產(chǎn)生、適應(yīng)度計(jì)算、重組、突變和選擇與終止操作搜索到最優(yōu)解；以仿生物學(xué)的改進(jìn)進(jìn)化策略算法為尋優(yōu)理論基礎(chǔ)，將同步發(fā)電機(jī)直軸、交軸解耦和穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)分開處理，通過設(shè)計(jì)參數(shù)建立初始可行參數(shù)群體，選用高精度改進(jìn)歐拉法計(jì)算同步發(fā)電機(jī)模型高階微分方程，進(jìn)而求出發(fā)電機(jī)設(shè)定的輸出變量，最終通過初始種群的重組、突變和選擇實(shí)現(xiàn)優(yōu)化過程，辨識出同步發(fā)電機(jī)參數(shù)，其工藝簡單，原理可靠，參數(shù)辨識正確性高。
文檔編號G01R31/34GK102073014SQ20111000221
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者吳新振, 王茂海, 韓福坤, 馬平 申請人:華北電網(wǎng)有限公司, 青島大學(xué)